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000728622 245__ $$aKinematic accuracy and self-calibration of an object integrative handling system$$cTim Detert$$honline, print
000728622 246_3 $$aKinematische Genauigkeit und Selbstkalibrierungeines Objekt-integrativen Handhabungssystems$$yGerman
000728622 250__ $$a1. Auflage
000728622 260__ $$aAachen$$bApprimus Verlag$$c2018
000728622 300__ $$a1 Online-Ressource (118, xxiii Seiten) : Illustrationen
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000728622 500__ $$aVeröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University
000728622 502__ $$aDissertation, RWTH Aachen University, 2018$$bDissertation$$cRWTH Aachen University$$d2018$$gFak04$$o2018-04-16
000728622 5203_ $$aDie kooperierende Handhabung starrer Objekte mit Industrierobotern stellt, wegen der entstehenden Antriebsredundanz, eine herausfordernde Konfiguration für die Steuerung kooperierender Roboter dar. In einer solchen Konfiguration ist das Objekt mit mehreren Robotern verbunden und in die kinematische Struktur integriert, was zur Antriebsredundanz führt. Ungenauigkeiten der Roboter und Objekttoleranzen führen zu Abweichungen der Greifpunkte auf dem Objekt, die nicht präzise ermittelt werden können. Diese Abweichungen des kinematischen Modells vom realen System werden durch Kopplungseffekte verstärkt. Dies führt zu einer unzureichenden Positionierung des Objekts und verursacht innere Spannungen der Gesamtstruktur. Das in dieser Dissertation untersuchte PARAGRIP Handhabungssystem ist ein aktuelles Beispiel für diese Objektintegration. Aktuell gibt es weder Steuerungs- noch Kalibrierungsansätze, die auf eine Identifikation der unbekannten Greifpunkte abzielen. In dieser Dissertation wurde ein Verfahren für die kinematische Kalibrierung der robotischen PARAGRIP Arme und ein Verfahren für die Selbstkalibrierung des objektintegrativen Handhabungssystems entwickelt, um die tatsächlichen Greifpunkte auf dem Objekt zu identifizieren. Die kinematische Kalibrierung wurde für ein mathematisch effizientes serielles und ein hybrides kinematisches Model untersucht und für beide Fälle um die Kompensation der Schwerkrafteinflüsse ergänzt. Verschiedene Messpunkte und das Optimierungsresiduum wurden untersucht und die eingeschränkte Absolutgenauigkeit der PARAGRIP Arme konnte basierend auf den Forschungsergebnissen signifikant gesteigert werden. Durch die Erweiterung der Matrix-Struktur-Analyse wurde ein neuer Ansatz zur Steifigkeitsmodellierung umgesetzt, der die automatische Berechnung beliebiger kinematischer Strukturen und die Kompensation der Verformungen durch die Schwerkraft für die kinematische Kalibrierung ermöglicht. Basierend auf der Kombination der direkten und inversen Kinematik wurde eine neue Methode zur Selbstkalibrierung des objektintegrativen Handhabungssystems entwickelt. Die redundanten Sensorinformationen der kooperierenden Roboter werden ausgewertet, um die tatsächlichen Greifpunkte am integrierten Objekt zu identifizieren, die Systemgenauigkeit zu erhöhen und so den Einfluss der Kopplungseffekte einzuschränken. Die implementierte Methode wurde simulativ verifiziert und die Sensitivitäten und die Einflussfaktoren wurden untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass die verfügbaren redundanten Sensorinformationen von objektintegrativen Handhabungssystemen genutzt werden können, um die tatsächlichen Greifpunkte auf dem Objekt zu identifizieren und inhärente Ungenauigkeiten automatisch zu kompensieren. Die Anwendung der Selbstkalibrierung für objektintegrative Handhabungssysteme erlaubt eine einfache und effiziente Rekonfiguration und Kalibrierung ohne zusätzliche Messtechnik. Dies eröffnet die Möglichkeit die Fähigkeiten kooperierender Roboter zu erweitern und reduziert die Notwendigkeit komplexer Robotersteuerungen. Die neuen Erkenntnisse, die im Rahmen dieser Dissertation für das PARAGRIP Handhabungssystem erarbeitet wurden, können für jedes objektintegrative Handhabungssystem, insbesondere für kooperierende Industrieroboter, verallgemeinert werden.$$lger
000728622 520__ $$aThe cooperative manipulation of rigid objects with industrial robots leads to redundant actuation, which is a challenging configuration for the control of cooperating robots. In such a configuration, the object is connected to multiple robots and integrated into the kinematic structure, resulting in actuation redundancy. Inaccuracies of the robots and tolerances of the object lead to deviations of the grasp points at the object that cannot be determined precisely. These deviations of the kinematics model from the real system are amplified due to coupling effects. This consequently results in inadequate object positioning and causes internal tensioning of the overall structure. A recent example of this object integration is the PARAGRIP handling system that was investigated in this thesis. Today’s control and calibration approaches, however, do not target the identification of the uncertain grasp points. Accordingly, in this thesis a kinematic calibration procedure for the PARAGRIP robotic arms and a self-calibration procedure for the object integrative handling system were developed to identify the actual grasp points at the object. The kinematic calibration was investigated for a mathematically efficient serial and a hybrid kinematics mod-el, both including the compensation of gravitational effects. The choice of identification points and the optimization residual were investigated and the limited absolute accuracy of the PARAGRIP arms could be improved significantly based on the findings. In the context of the kinematic calibration, a new stiffness modeling approach was implemented by extending the concept of Matrix Structure Analysis. The implemented modeling approach allows for the automatic calculation of arbitrary kinematic structures and the compensation of the gravitational deformations. Furthermore, a new self-calibration method for the object integrative handling system was developed based on the combination of direct and inverse kinematic calculations. The redundant sensor-information of the cooperating robots is evaluated to identify the actual grasp points at the integrated object, to increase the system accuracy and to limit the impact of the coupling effects. The sensitivity and influencing factors of the method were investigated and verified in simulations. The results show that the available redundant sensor information for object integrative robots or handling systems can be used to identify the grasp points at the object and compensate the internal inaccuracies automatically. The application of self-calibration to object integrative handling systems allows for an efficient and easy way of reconfiguration and calibration without additional external metrology. This offers the opportunity to extend the capabilities of cooperating robots and reduces the demand for complex robot control. The re-search and results described in this thesis yielded new findings for the PARAGRIP handling system, which can be generalized for every object integrative handling system with redundant actuation, in particular cooperating industrial robots.$$leng
000728622 536__ $$0G:(GEPRIS)25065172$$aDFG project 25065172 - EXC 128: Integrative Produktionstechnik für Hochlohnländer (25065172)$$c25065172$$x0
000728622 588__ $$aDataset connected to Lobid/HBZ
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000728622 653_7 $$arobotic, calibration, cooperation, self-calibration, stiffness model
000728622 7001_ $$0P:(DE-82)IDM00228$$aCorves, Burkhard$$b1$$eThesis advisor$$uRWTH
000728622 7001_ $$0P:(DE-82)IDM00865$$aSchmitt, Robert Heinrich$$b2$$eThesis advisor
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